DIE AUSGANGSLAGE
Für produzierende Unternehmen bedeutet Digitalisierung oftmals auch die Produktionsanlagen in digital vernetzte Produktionsprozesse (Industrie 4.0) einzubinden. Vielfach sind jedoch Bestandsmaschinen nicht „Industrie 4.0-tauglich“, da sie schon einige Jahre im Einsatz sind. Mit dem Demonstratornachbau unserer Chemnitzer Kollegen wollen wir zeigen, wie Bestandsmaschinen fit gemacht werden können.
Die Dampfmaschine als erster mechanischer Antrieb der Industriegeschichte symbolisiert wie kaum eine andere Maschine die erste industrielle Revolution (Industrie 1.0). Der Schritt zur Industrie 4.0 scheint hier sehr weit zu sein. Mit dem Retrofit-Demonstrator zeigen wir, wie durch zusätzliche Sensorik eine Einbindung in moderne, vernetzte Produktionsprozesse (Industrie 4.0) ermöglicht wird.
DIE LÖSUNG
Der Demonstrator zeigt eine konventionelle Dampfmaschine im Spielzeugmaßstab, die durch zusätzliche Sensorik digitalisiert wurde. Mit Hilfe der verbauten Sensoren zur Ermittlung von Druck, Temperatur, Luftfeuchtigkeit oder Drehzahl kann auf verschiedene Betriebszustände geschlossen werden. Die Sensoren sind an eine preisgünstige Steuerung (Controllino) angeschlossen. Die Steuerung leitet die gemessenen Werte über das Netzwerk an einen kostengünstigen Einplatinenrechner (Raspberry Pi) weiter und kann die (elektrisch beheizte) Dampfmaschine bzgl. der Stromversorgung regeln. Auf diesem Rechner laufen ein MQTT-Server zur Übermittlung der Zustände von der Steuerung und die grafische Programmierumgebung Node-RED zur Auswertung der Zustände. Mittels Node-RED wurde ein einfaches Dashboard zur Visualisierung auf dem Touch-Display des Einplatinenrechners erzeugt.
Durch die Sensoren ist es nicht nur möglich den Betrieb der Dampfmaschine zu visualisieren. Im Dashboard wird die notwendige Wartung (Schmiermittel zuführen) im 10 Minuten Takt angezeigt und auf eine Bestätigung gewartet. Dazu wird die Kesseltemperatur selbstständig reduziert und auf die notwendige Wartung hingewiesen. Dadurch kann die Lebensdauer der Dampfmaschine erhöht und die Betriebssicherheit gewährleistet werden.